第六章第七节装配工艺

第六章第七节装配工艺第1页，共68页，2023年，2月20日，星期三表6-14各种生产类型装配工作的特点生产类型大批大量生产成批生产单件小批生产装配工作特点产品固定，生产活动长期重复，生产周期一般较短产品在系列化范围内变动，分批交替投产或多品种同时投产，生产活动在一定时期内重复产品经常变换，不定期重复生产，生产周期一般较长组织形式多采用流水装配线，有连续移动、间歇移动及可变节奏移动等方式产品笨重批量不大时多用固定流水装配，批量较大时采用流水装配多采用固定装配或固定式流水装配进行总装装配方法互换法装配，允许有少量简单地调整，无任何修配工作主要采用互换法，灵活运用其他装配工艺方法，如调整法、修配法以修配法和调整法为主，互换法比例较少工艺过程工艺过程划分很细，力求达到高度的均衡性工艺过程划分适合于批量的大小，尽量均衡工序可适当调整，工艺也可灵活掌握工艺装备专业化程度高，宜采用高效工艺装备，易于实现机械化自动化通用设备较多，也采用一定数量的专用工、夹、量具，以提高工效一般为通用设备及通用工、夹、量具手工操作要求手工操作比重小，熟练程度容易提高手工操作比重小，技术水平要求较高手工操作比重大，要求工人有高技术水平和多方面工艺知识应用实例汽车、拖拉机、内燃机、滚动轴承、手表机床、机车车辆、中小型锅炉、采掘机械重型机床、大型内燃机、大型锅炉、汽轮机第2页，共68页，2023年，2月20日，星期三装配精度不仅影响机器或部件的工作性能，而且影响它们的使用寿命。一台机器所能达到的装配精度既与零、部件的加工质量有关，还与所采用的装配方法有关。生产中有四种保证装配精度的装配方法：二、达到装配精度的工艺方法互换法选配法修配法调整法完全互换法部分互换法第3页，共68页，2023年，2月20日，星期三

在装配过程中，零件互换后仍能达到装配精度要求的装配方法。实质用控制零件加工误差来保证装配精度。1.互换法

根据零件的互换程度不同，互换法又可分为完全互换法和不完全互换法。第4页，共68页，2023年，2月20日，星期三

合格的零件在进入装配时，不经任何选择、调整和修配就可以使装配对象全部达到装配精度的装配方法，称之为完全互换法。定义方法各有关零件公差之和应小于或等于装配公差。1）完全互换法第5页，共68页，2023年，2月20日，星期三特点应用特点：装配工作简单，生产率高。有利于组成流水生产、协作生产，同时也有利于维修和配件制造，生产成本低。

但当装配精度要求较高，组成环较多时，零件难以按经济精度制造。用于少环尺寸链或精度不高的多环尺寸链中。适用于任何生产类型。

第6页，共68页，2023年，2月20日，星期三2）不完全互换法指机器或部件的所有合格零件，在装配时无须选择、修配或改变其大小或位置，装入后即能使绝大多数装配对象达到装配精度的装配方法。定义实质其实质是零件按经济精度制造，公差适当放大，零件加工容易，但会使少数产品装配精度达不到要求，但这是小概率事情，总体经济可行。第7页，共68页，2023年，2月20日，星期三特点应用

扩大了组成环的制造公差，零件制造成本低，装配过程简单，生产效率高。

但会有少数产品达不到规定的装配精度要求，要采取另外的返修措施。用于大批大量生产中装配精度要求高、组成环较多的尺寸链中。

有关零件公差值平方之和的平方根小于或等于装配公差。方法第8页，共68页，2023年，2月20日，星期三2.选配法（1）直接选配法（2）分组装配法（3）复合选配法

将配合零件按经济精度制造，然后，选择合适的零件进行装配，以保证装配精度的一种方法。第9页，共68页，2023年，2月20日，星期三

装配工人从许多待装配的零件中，凭经验挑选合格的零件通过试凑进行装配的方法。优点：简单，不需要将零件分组，但挑选零件时间长，劳动量大，装配质量取决于工人的技术水平，不宜用于节拍要求较严的大批大量生产。这种装配方法没有互换性。（1）直接选配法第10页，共68页，2023年，2月20日，星期三（2）分组装配法

将组成环公差增大若干倍（一般为2～４倍），使组成环零件可以按经济精度进行加工，然后再将各组成环按实际尺寸大小分为若干组，各对应组进行装配，同组零件具有互换性，并保证全部装配对象达到规定的装配精度，这就是分组法。定义实质

零件按经济精度制造，公差适当放大，零件加工容易，按实际尺寸测量分组，对应组完全互换装配，达到装配精度要求。第11页，共68页，2023年，2月20日，星期三特点应用

扩大了组成环的制造公差，零件制造不高，但可获得高的装配精度。

但增加了零件测量、分组、存储、运输的工作量。大批大量生产中装配精度要求高、组成环数少的装配尺寸链中。例：发动机中活塞销与销孔的配合精度很高。第12页，共68页，2023年，2月20日，星期三

1)配合件公差应当相等；公差要向同方向增大；增大的倍数要等于分组数。

2）要保证分组后各组的配合精度和配合性质符合原设计要求，原规定的形位公差和表面粗糙度值不能随公差增大而增大。

3)

为保证对应组内相配件数量的配套，相配件的尺寸分布应相同。不配套的零件聚集至一定数量时，专门加工一批零件与之配套。

4)

分组数不宜太多。分组法只适用于封闭环精度要求很高的少环尺寸链，一般相关零件只有2~3个。应用分组装配法必须注意以下几点第13页，共68页，2023年，2月20日，星期三

将上述两种方法的综合，即将零件预先测量分组，装配时再在各对应组内凭工人经验直接选配。特点：配合件公差可以不等，装配质量高，且装配速度较快，能满足一定的生产节拍要求。（3）复合选配法第14页，共68页，2023年，2月20日，星期三3.修配法

各组成环均按经济精度制造，而对其中某一环（称补偿环或修配环）预留一定的修配量，在装配时用钳工或机械加工的方法将修配量去除，使装配对象达到设计所要求的装配精度。定义实质

装配时去除补偿环的部分材料以改变其实际尺寸，使封闭环达到其公差与极限偏差要求的装配方法。特点

组成环可按经济精度制造，但可获得高的装配精度。

但增加了修配工作,生产效率低,对装配工人技术要求高。第15页，共68页，2023年，2月20日，星期三应用

用于产品结构比较复杂、尺寸链环数较多、产品精度要求高的单件小批生产的场合。具体应用时应注意以下三点：1)正确选择修配对象：待修配件是与本装配精度有关与其它装配无关的零件；修配件要便于拆装，质量小；修刮的接触面积小，且为简单平面。2)修配件预留的余量要经过计算，达到余量足够且又不过大。3)尽量用机械加工代替手工修配。第16页，共68页，2023年，2月20日，星期三4.调整法

用一个可调整的零件，在装配时调整它在机器中的位置或增加一个定尺寸零件（如垫片、垫圈、套筒等）以达到装配精度。定义实质

装配时调节补偿件的相对位置，或选用合适的补偿件，补偿装配累积误差。第17页，共68页，2023年，2月20日，星期三调整法有三种方法：可动调整法、固定调整法和误差抵消调整法，分述如下：

1）可动调整法选定某个零件为调整环，根据封闭环的精度要求，采用改变调整环的位置，即移动、旋转或移动旋转同时进行，以达到装配精度的方法。第18页，共68页，2023年，2月20日，星期三特点：零件精度不高可达较高装配精度，调整方便，应用很广。需增加一套调整装置，适于小批生产中。调整螺钉调整螺钉第19页，共68页，2023年，2月20日，星期三选择一个组成环作调整环，作为调整环的零件是按一定尺寸间隔制成的一组零件，装配时根据封闭环超差的大小，从中选出某一尺寸等级适当的零件来进行补偿，从而保证规定的装配精度。通常使用的调整环有垫圈、垫片、轴套等。适于在大批大量生产中装配那些装配精度要求较高的机器结构。在产量大、装配精度要求较高的场合，调整件还可以采用多件拼合的方式组成。这种调整装配方法比较灵活，它在汽车、拖拉机生产中广泛应用。2）固定调整法第20页，共68页，2023年，2月20日，星期三固定调整环双联齿轮装配后，要求轴向具有间隙。第21页，共68页，2023年，2月20日，星期三在机器装配中，通过调整被装零件的相对位置，使误差相互抵消，可以提高装配精度，这种装配方法称为误差抵消法。3）误差抵消法

调整法的主要优点：组成环均能以加工经济精度制造，但却可获得较高的装配精度；装配效率比修配装配法高。不足之处是要另外增加一套调整装置，增大了机构的体积，装配精度在一定程度上依赖于工人的技术水平。第22页，共68页，2023年，2月20日，星期三各种装配方法的适用范围和应用实例装配方法

适用范围应用举例完全互换法

适用于零件数较少、批量很大、零件可用经济精度加工时

汽车、拖拉机、中小型柴油机、缝纫机及小型电机的部分部件不完全互换法

适用于零件数稍多、批量大、零件加工精度可适当放宽时

机床、仪器仪表中的某些部件

分组法

适用于成批或大量生产中，装配精度很高，零件数很少，又不采用调整装配时

中小型柴油机的活塞与缸套、活塞与活塞销、滚动轴承的内外圈与滚子修配法

单件小批生产中，装配精度要求高且零件数较多的场合车床尾座垫板、滚齿机分度蜗轮与工作台装配后精加工齿形调整法

除必须采用分组法选配的精度配件外，调整法可用于各种装配场合机床导轨的楔形镶条、滚动轴承调整间隙的间隔套垫圈第23页，共68页，2023年，2月20日，星期三三、装配尺寸链

在根据机器装配精度要求来设计机器零、部件尺寸及其精度时，必须考虑装配方法的影响，装配方法不同，解算装配尺寸链的方法截然不同，所得结果差异甚大。对于某一给定的机器结构，设计师可以根据装配精度要求和所采用的装配方法，通过解算装配尺寸链来确定零、部件有关尺寸的精度等级和极限偏差。第24页，共68页，2023年，2月20日，星期三三、装配尺寸链

1.装配尺寸链的基本概念在装配图上把对某项精度指标有关的零件尺寸依次排列，构成一组封闭的链形尺寸，就称为装配尺寸链。装配尺寸链的每个尺寸都是尺寸链的组成环，它们是进入装配的零件或部件的有关尺寸，而装配精度要求则是封闭环。第25页，共68页，2023年，2月20日，星期三第26页，共68页，2023年，2月20日，星期三1)装配尺寸链分类

大致分为三种:①线性尺寸链(图6-35)

由长度尺寸组成，各环相互平行且在同一平面内。②角度尺寸链(图6-36)

由角度、平行度、垂直度等组成，各环互不平行。③平面尺寸链(图6-37)

由成角度关系布置的长度尺寸构成，处于同一或彼此平行的平面内。第27页，共68页，2023年，2月20日，星期三①建立装配尺寸链，根据封闭环找出所属的组成环。②确定达到装配精度的方法。③按装配精度要求对各组成件分配经济可行的加工公差。

2）在应用装配尺寸链分析和解决装配精度问题时，关键步骤如下：第28页，共68页，2023年，2月20日，星期三2.装配尺寸链的建立

（1）建立装配尺寸链的基本原理和方法①找封闭环这是最关键的一步。一般取相应的装配精度要求。②找该链的各组成环由封闭环的一端线开始，沿着装配精度要求的方向，以相邻零件的装配基准为联系，按顺序逐个地找影响本装配精度有关零件上的相关尺寸，直到封闭环的另一端。

每一有关零件仅能出一个尺寸。当尺寸链上各环不在同一方向时，应将其在空间三个方向上分解，即构成平面或空间尺寸链。第29页，共68页，2023年，2月20日，星期三③按一定层次，分别建立部件与产品的装配尺寸链产品是由多个零件和多个部件组装而成的，产品的装配精度要求是产品装配尺寸链的封闭环，有关零件或部件上的有关尺寸是组成环，每一个零件或部件仅找出一个直接影响封闭环的尺寸。部件装配尺寸链的封闭环只是产品装配尺寸链的组成环，而不是封闭环，这叫封闭环的一次性。分层次建立多个部件与产品的装配尺寸链，就能清楚地表达产品的装配关系。④对封闭环影响很小的组成环可忽略不计建立装配尺寸链时，在保证装配精度的前提下，为简化计算过程，一些对封闭环影响很小的组成环可忽赂不计，但精确计算时不可忽略。第30页，共68页，2023年，2月20日，星期三在装配精度确定的条件下，装配尺寸链中的组成环数越少，则组成环分配到的公差越大，各零件越容易加工。所以，在结构设计时，应使对封闭环精度有影响的零件数目越少越好，即在满足工作性能的前提下，尽可能使结构简化。（图6-38）符合最短路线原则的那些尺寸，就是零件图上应该标注的尺寸，称为“设计尺寸”，它们都有一定的精度要求，是通过装配尺寸链的解算而规定的。(2)最少环数原则（一件一环原则）第31页，共68页，2023年，2月20日，星期三3.装配尺寸链的计算方法

装配尺寸链建立后，就要确定该尺寸链封闭环与各个组成环之间量的关系。(1)极大极小法的补充装配尺寸链计算①正面计算——已知组成环求封闭环。②反面计算——已知封闭环求各组成环。正面计算是极为容易的，它是将一个已经解决的“尺寸链问题”的答案作一次验算，反面计算，才是解尺寸链问题的计算。第32页，共68页，2023年，2月20日，星期三反计算法：

①等公差法

各组成环的公差就等于按极值法或概率法计算出的。有时也根据具体情况进行一些人为的调整，对于标准件(轴承、垫圈等)取其标准公差。此方法对公差的分配简单，但不合理。适用于组成环数少，精度要求低的单件小批生产。

第33页，共68页，2023年，2月20日，星期三②等精度法

各组成环的公差等级系数相同。此方法对公差的分配较合理，但未考虑加工条件，适用于小批量生产。③具体情况确定法

④中间计算法（相依尺寸公差法）将一些比较难以加工和不宜改变其公差的组成环的公差预先肯定下来，只将极少数或一个比较容易加工或在生产上受限制较少的组成环作为试凑对象。这个环称为“相依尺寸”，意思是该环的尺寸相依于封闭环和其他组成环的尺寸及公差。

第34页，共68页，2023年，2月20日，星期三中间计算法的计算公式：

公差计算式：基本尺寸：=若相依尺寸是增环：若相依尺寸是减环：第35页，共68页，2023年，2月20日，星期三(2)概率计算法

概率解法是建立在概率论原理上，考虑到各环中尺寸出现频率的多少，建立封闭环与各个组成环量的关系的方法。此方法比较科学，尤其是多环情况，当封闭环公差值一定时，分配给各组成环的公差可以稍大些，给加工带来方便，但会出现一小部分废品且计算复杂。概率解法主要用于大批大量生产中，装配精度要求高，组成环数又多的尺寸链中。第36页，共68页，2023年，2月20日，星期三①加工尺寸正态分布情况下的概率计算法例图6-39，一个键装入轴的槽中，根据设计要求，需要保证一定的间隙。ω(A0)由概率理论可得：正态分布时，随机误差即尺寸分散范围ω与均方根偏差σ间的关系为ω=6σ，各组成环的ω（Ai）=6σ（Ai）。封闭环的ω（A0）=6σ（A0）。则：第37页，共68页，2023年，2月20日，星期三假设各组成环的公差是对称分布的，因而封闭环的上、下偏差为：假设各组成环的公差不是对称分布的，则可将它们改为对称分布，同时改用平均尺寸作为基本尺寸，再进行计算。为避免换算平均尺寸的麻烦，可采用所谓的“中间偏差”，其要点如下：在直线尺寸链的情形下：第38页，共68页，2023年，2月20日，星期三求出各组成环的中间偏差Δ（Ai）：则封闭环中间偏差Δ（A0）和上、下偏差可如下求出：用概率法作反向计算时，可按下式先作估计：第39页，共68页，2023年，2月20日，星期三用概率法比极大极小法求得的组成环平均公差要大倍。当取T（A0）=ω（A0）时，可看作是完全互换法。但当T（A0）＜ω′（A0）时，就属于不完全互换法。ω′第40页，共68页，2023年，2月20日，星期三（3）计算举例设（设计要求）。要求根据生产类型和具体条件确定装配方法，并计算出A1和A2的上下偏差。用完全互换法装配，计算平均精度：因为尺寸A1为外尺寸，A2为内尺寸，前者比后者容易加工，故将公差按生产经验分配，先确定T（A2）=0.1，然后试计算T（A1）：T（A1）=T（A0）-T（A2）=（0.15-0.1）=0.05mm按入体标注：第41页，共68页，2023年，2月20日，星期三A1是减环，所以：ES（A1）=-EI（A0）+EI（A2）=（-0.05+0）=-0.05mmEI（A1）=-ES（A0）+ES（A2）=（-0.2+0.1）=-0.10mm于是得到：下面按概率计算法来估计实际生产的间隙A0的分布范围。第42页，共68页，2023年，2月20日，星期三求组成环和封闭环的中间偏差：间隙的实际范围的上下偏差：间隙尺寸的实际分布是：第43页，共68页，2023年，2月20日，星期三

在实际中，尺寸A0的波动范围要比按极大极小法计算的范围小一些。反过来说，若按概率法计算，尺寸A1和A2的公差均可以放大些。A1和A2的公差放大多少？和前面相同，预先确定，则作为相依尺寸的A1的公差可为：即尺寸A1的公差比按极大极小法计算大了一倍多。第44页，共68页，2023年，2月20日，星期三[例6-4]车床尾架与主轴等高尺寸链。（1）根据车床精度指标列出相应的装配尺寸链车床尾架的装配中，尾顶尖应高出床头箱主轴顶尖A0。如图各环的意义为：A0——尾顶尖对前顶尖的高出量，A1——床头箱装配基准面至前顶尖的高度，A1=160mmA2——尾架垫块的厚度，A2=30mmA3——尾架体装配基准面至后顶尖的高度，A3=130mm。装配精度→装配尺寸链→选择达到装配精度方法→计算（2）确定增环、减环，验算基本尺寸A1是减环，A2、A3是增环。A0=-A1+A2+A3=（-160+30+130）=04.装配尺寸链的解算实例第45页，共68页，2023年，2月20日，星期三一般地说，完全互换法→不完全互换法→选配法→修配法或调整法本例属于小批生产，封闭环精度高，只有采用刮研修配法。以修配垫块的上平面最为合适，各组成环按经济精度确定加工公差：（3）决定解装配尺寸链问题的方法并作相应的计算图6-41

车床顶尖等高性装配尺寸链A1A0A2A3应用极值法计算得到：而装配精度要求：第46页，共68页，2023年，2月20日，星期三当A0出现-0.2mm时，垫块上已无修配量，因此应该在A2尺寸上加上修配补偿量0.23mm。尺寸A2修改为：A1A0A2A3再计算得到：当A0出现最小值+0.03时，刚好满足装配精度要求，所以最小修刮量等于零；A0出现最大值+0.63时，超差量为0.57mm，即（0.63-0.06=0.57mm）。所以最大修刮量应是0.57mm。为了提高接触刚度，垫块上平面必须经过刮研，因此它必须具有最小修刮量，比如，按生产经验最小修刮量为0.1mm，将它加到A2上去，得：再计算，可得：最小修刮量0.1mm，最大修刮量0.67mm。第47页，共68页，2023年，2月20日，星期三四、装配工艺规程的制订

一、制订装配工艺规程的基本原则1)保证产品装配质量，并力求提高其质量。2)钳工装配工作量尽可能小。3)装配周期尽可能缩短。4)所占车间生产面积尽可能小，也就是力争单位面积上具有最大生产率。第48页，共68页，2023年，2月20日，星期三2.装配工艺规程的内容、制订方法与步骤制订装配工艺规程的步骤大致可划分为四个阶段：（1）产品分析（2）装配组织形式的确定（3）装配工艺过程的确定（4）装配工艺规程文件的整理与编写第49页，共68页，2023年，2月20日，星期三（1）产品分析1)研究产品图纸和装配时应满足的技术要求；2）对产品结构进行“尺寸分析”与“工艺分析”。前者即装配尺寸链分析与计算，后者是指结构装配工艺性、零件的毛坯制造及加工工艺性分析；机器的装配工艺性是指机器结构符合装配工艺上的要求，装配工艺对机器结构的要求有下列三个方面：①机器结构能被分解成若干独立的装配单元。②装配中的修配工作和机械加工工作应尽可能少。③装配与拆卸都方便。3)将产品分解为可以独立进行装配的“装配单元”，以便组织装配工作的平行、流水作业。第50页，共68页，2023年，2月20日，星期三例1:机器部件应尽可能分解成独立装配单元。图示的左图由

于D2>D1，轴系部件不是独立装配单元，齿轮需在箱体内装

配，十分不便，而右图由于D1>D2，轴系部件是独立装配单

元，可避免在箱体内装配。第51页，共68页，2023年，2月20日，星期三例2:两个有同轴度要求的零件连接时，应有合理的装配基面。图

示的左图结构不合理，右图合理。例3:零部件相对位置需要调整的部位，或相对位置精度较高的尺

寸链中，应设置补偿环。第52页，共68页，2023年，2月20日，星期三例4:图示为滚动轴承在安装在轴上及箱体支承孔内的情况。

左图结构不合理，不便于轴承拆卸。右图结构合理。第53页，共68页，2023年，2月20日，星期三例5:图示为轴承端盖安装在箱体上的情况。左图结构不合理，不便于端盖的拆卸。右图结构合理。第54页，共68页，2023年，2月20日，星期三关于“装配单元”的划分，一般分为五种等级：合件1组件1部件1机器组件2合件2部件2部件3组件3组件4合件3合件4合件5零件图6-46装配单元系统图示意第55页，共68页，2023年，2月20日，星期三零件：组成机器的基本单元。一般零件都是预先装成合件、组件或部件才进入总装，直接装入机器的零件不太多。。合件：合件可以是若干零件永久连接或者是连接在一个“基准零件”上的少数零件的组合。合件组合后，有可能还要加工。图６-47a即属于合件，其中蜗轮属于“基准件”。组件：指一个或几个合件与几个零件的组合。图6-47b即属于组件，其中蜗轮与齿轮的组合是事先装好的一个合件，阶梯轴即为“基准件”。第56页，共68页，2023年，2月20日，星期三图6-47合件和组件示例a）合件b）组件部件：一个或几个组件、合件和零件的组合。机器：也称产品，它是由上述全部装配单元结合而成的整体。第57页，共68页，2023年，2月20日，星期三(2)装配组织形式的确定组织形式一般分为固定式和移动式两种。固定式装配可直接在地面上进行和在装配台架上分工进行。移动式装配又分为连续移动式和间隙移动式。可在小车上或输送带上进行。装配形式的选择，主要取决于产品结构特点（尺寸或重量大小）和生产批量。第58页，共68页，2023年，2月20日，星期三1）装配工作的基本内容：清洗刮削平衡过盈连接螺纹连接校正（３）装配工艺过程的确定①清洗。进入装配的零件必须进行清洗，清洗工作对保证和提高机器装配质量，延长产品使用寿命有着重要意义。②刮削。用刮削方法可以提高工件的尺寸精度和形状精度，降低表面粗糙度值和提高接触刚度；装饰性刮削的刀花可美化外观。③平衡。旋转体的平衡是装配过程中一项重要工作；对于转速高且运转平稳性要求高的机械，尤其应该严格要求回转零件的平衡，并要求总装后在工作转速下进行整机平衡。第59页，共68页，2023年，2月20